Lichtbogenfügen von beschichteten Stahlblechen an Aluminiumlegierungen

In der Arbeit „Lichtbogenfügen von beschichteten Stahlblechen an Aluminiumlegierungen“ werden grundlegende Untersuchungen zur Realisierung von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen mit Lichtbogenverfahren beschrieben. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, um die sich einstellenden Verbindungen für verschiedenste Beanspruchungsarten auszulegen. Ausgehend von einer ausführlichen Beschreibung der zugrunde liegenden metallurgischen und physikalischen Probleme beim schmelzflüssigen Fügen von Stahl an Aluminium werden zwei Lösungsansätze verfolgt. Ein Lösungsansatz verfolgt dabei das Ziel, die, sich unvermeidbar einstellenden intermetallischen Phasen, auf unkritische Dickenbereiche zu begrenzen. Dazu werden zum einen digital geregelte Niedrigenergieprozesse zum Fügen verwendet, zum anderen über Oberflächenbeschichtungen des Stahlwerkstoffes gezielt das Nahtgefüge beeinflusst. Dabei werden sowohl thermisch beständige Oberflächenbeschichtungen auf Basis von Titan und Nickel, als auch verschiedenste Oberflächenbeschichtungen betrachtet, die in der Fügezone Legierungen und keine bzw. nur sehr geringe Phasensaumdicken bilden. Durch den Einsatz digital geregelter Niedrigenergieprozesse zum Fügen wird eine Lötschweißverbindung erreicht, die auf der Stahlseite die Merkmale einer Lötverbindung aufweist, auf der Aluminiumseite die einer Schweißverbindung. Der zweite beschriebene Lösungsansatz beschreibt die Möglichkeit, dem spröden Verhalten der intermetallischen Phasen durch eine gezielte Anpassung der Nahtgeometrie an den späteren Beanspruchungszustand zu begegnen. Zur Umsetzung dieser beiden Lösungsansätze werden umfangreiche Untersuchungen beschrieben, die sowohl fügeverfahrensspezifische, als auch metallurgische und physikalische Einflussgrößen auf die sich einstellende Nahtgeometrie und Phasensäume sowie die Verbindungsqualität aufzeigen. Dabei liegen die Schwerpunkte auf dem Einfluss verschiedener Metallschutzgasschweißverfahren (CMT, coldArc, Plasma-MIG) und der Oberflächenbeschichtung des Stahlbleches auf die sich einstellende Verbindungsqualität.